[发明专利]一种基于公钥密码算法的ADS-B防欺骗方法

说明书

本发明公开了一种基于公钥密码算法的ADS‑B防欺骗方法。该方法首先要求所有广播ADS‑B信号的飞行器需提前发布其自身的公钥，该公钥可以被其他航空器查询，并定期更新；然后航空器在飞行过程中将周期性的整合自身的ICAO地址、时间戳和位置信息，并对其通过密钥进行签名，再通过ADS‑B信号将签名消息广播；最后周边的航空器和地面站接收该签名后通过查询ICAO地址找到其对应的公钥，并通过公钥对签名进行验证，从而获取完整的身份、时间和位置的基准点，并以此基准点验证ADS‑B信号的真实性。

技术领域

本发明涉及一种ADS-B防欺骗方法，特别是一种基于公钥密码算法的ADS-B防欺骗方法。

背景技术

广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance Broadcast，ADS-B)技术成本低、精度高、更新快，现已成为民航空管系统重要监视手段。然而由于ADS-B技术标准完全开放，其通信链路公开、编码信息透明、调制方式简单，因此ADS-B设备容易受到干扰和攻击，从而影响空管自动化监视的准确性和安全性。

ADS-B受到的欺骗手段主要有：仿真目标欺骗、记录重放欺骗、报文篡改欺骗、自我伪装欺骗等。这类欺骗手段利用了ADS-B信号缺乏身份验证和完整性验证的特点，从修改身份码、修改时间和修改地理坐标着手，实现了虚假ADS-B信号的发布，虽然现已有研究人员开发了基于多点定位、基于到达时间差等方法的ADS-B防欺骗方法，然而其无法识别自我伪装欺骗以及模拟真实飞机的空中目标所发布的虚假ADS-B信号，且对于基础设施中的时间同步要求较高。而要从根本上解决这一问题，就要从身份验证、时间验证和地理位置验证着手，将这三者结合为一个整体进行完整性验证，使得虚假信息无法单独修改其中的任意一项。

近年来区块链技术快速发展，其中所采用的完整性验证方式可以协助我们解决ADS-B的防欺骗问题，然而采用了该思路的方法往往对所有ADS-B消息均进行签名，因此占用了大量的信道容量，降低了ADS-B的可用性。因而本专利只针对航空器身份、时间和位置三个最核心的要素采用公钥密码算法进行完整性验证，然后以此构建基准点，进而根据ADS-B消息与基准点的差异来判断消息的真伪，实现ADS-B防欺骗。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于公钥密码算法的ADS-B防欺骗方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于公钥密码算法的ADS-B防欺骗方法。

一种基于公钥密码算法的ADS-B防欺骗方法，原理是：采用公钥密码算法实现身份信息、时间信息和地理信息的整合，通过完整性验证证实其为一个整体，从而确保了发布的ADS-B信号的身份、时间和位置信息的真实性，以这三者为基础构建基准点，将ADS-B消息与基准点进行比较，偏差过大即认为是虚假信息，包括以下步骤：

步骤1，航空器定期生成密钥对，并公布其中的公钥，所有航空器和地面站均查询并存储该公钥；

步骤2，航空器和地面站均构建数据库以存储当前所有航空器发布的公钥，以ICAO地址码和公钥相对应的方式存储；

步骤3，消息源航空器在发布ADS-B消息的过程中以固定频率发布由ICAO地址、时间戳和位置信息所组成的明码；

步骤4，消息源航空器在发布ADS-B消息的过程中以相同频率发布对于步骤3中所述明码的签名；

步骤5，其他航空器在接收到步骤3所述明码后进行记录，并在接收到步骤4中所述签名后通过公钥验证其真实性，并判断消息源航空器所发布的ADS-B信息的真伪。

本发明中，步骤1包括：

步骤1-1，航空器生成一对密钥对(k,Q)，其中Q为公钥，k为私钥；